ナ　チ　ュ　ー　ル

化学　正六面体(1)

∠　この章の登場項目と登場人物
**イオン結晶
　　　塩化ナトリウム型　6　　塩化セシウム型　8　　硫化亜鉛型　４
**イオン半径比
**金属結晶
**ゴールドシュミットとポーリングのイオン半径
**オクテット則＆正六面体表示ルイス電子式
**正六面体の特性
★　イオン結晶の構造
　イオン間に働く方向性のないクーロン力が結合力の主体なので、イオン結晶の構造は陰イオン（半径R）、陽イオン(半径ｒ)の数の比、半径比、分極率によって決まる。陽イオンは陰イオンのイオン、陰イオンは陽イオンのイオン(その数を配位数: coordination number)に取り囲まれるようにして安定化する。陽イオンと陰イオンの数の比が1:1の場合の配位数は、8、6、4である。
・塩化ナトリウム型　配位数6
・塩化セシウム型　　配位数8
・塩化銅型　　　　　配位数4 などがある。

★　イオン結晶・・・塩化ナトリウム型　　配位数6
NaCl型結晶　NaClの結晶は、面心立方格子構造(FCC face-centered cubic)であり、Cl-がつくる面心立方格子間に形成された八面体間隙にNa＋が配置された構造をしており、またNa＋がつくる面心立方格子間に形成された八面体間隙にCl-が配置された構造をしており、それぞれのイオンは異なる6個のイオンに取り囲まれている。
Na([Ne]3s1)＋Cl([Ne]3s23p5)?Na+(1s22s22p6)＋Cl?(1s22s22p63s23p６)

図 3-01
図 3-02
図83-11と図83-12は、NaとClが入れ替わった立方体図である。

図 3-03
図 3-04
図 3-05
【イオンの数】単位格子に含まれるナトリウムイオンの数は、辺心にある1/4個分のイオンについては12個である。あと中央部分に1個となる。塩素イオンの数は、頂点に位置している1/8個分の塩素イオンは8個あり、面心に位置している1/2個分の塩素イオンは6個ある。
Naイオン　(1/4) X 12 + 1 X 1 = 4　　Clイオン　　(1/8) X 8 + (1/2) X 6 = 4
従って単位格子に存在する各イオンの数は、各4個となる。
【配位数】　1個の原子に接している他の原子の数を配位数という。中心にあるNaイオンは、上下左右前後に合計6個のClイオンが存在する。この場合配位数6となる。
【Na電子配置】
分類：典型金属元素(アルカリ金属)
電子配置： 1s22s22p6 3s1　　　　　3s ●○
【Cl電子配置】
分類：典型非金属元素(ハロゲン)
電子配置： 1s22s22p63s2､3p5　　　3s ●● 3p ●●●●●○

★　イオン結晶・・・塩化セシウム型　　配位数8
CsCl型結晶　　CsCl結晶は、体心立方格子構造BCC　(Body　Centered Cubic )であり、Cl-が単純立方格子をつくりその頂点に位置し，その立方体の中心にCs＋1個が配置される構造である。
[ イオンの数 ]　単位格子に含まれる塩素イオンの数は、頂点に位置している1/8個分が8個ある。
Clイオン　(1/8) X 8 = 1
Csイオン　1　となる。
[ 配位数 ]　Csイオンの周りに、Clイオンは上4下4の計8個配意している。単位格子を8個並べると、中央のClイオンの周りには、同様にCsイオンは、上4下4の計8個配意している。

図3-06
図3-07

【元素番号55　　Cs電子配置】
分類：典型金属元素(アルカリ金属)
電子配置：[Xe]6s1 6s ●○
【元素番号17　　Cl電子配置】
分類：典型非金属元素(ハロゲン)
電子配置：[Ne]3s2､3p5　　　3s ●● 3p ●●●●●○

★　イオン結晶・・・硫化亜鉛型　配位数4
セン亜鉛鉱型ＺｎＳ結晶　セン亜鉛鉱型ＺｎＳでは半径比Ｚｎ2+／Ｓ2-は0.402と小さく、大きなＳ2-イオンの間に小さなＺｎ2+が入っている構造で、配位数４の正４面体型をしている。

【元素番号30　　Zn電子配置】
分類：典型金属元素
電子配置：[Ar]3d10､4s2　　 4s ●●
【元素番号16　　　Ｓ電子配置】
分類：典型非金属元素
電子配置：[Ne]3s2､3p4 　　 3s ●● 3p ●●●○●○

図3-08
http://www.ml.seikei.ac.jp/tsubomura/education/muki1/muki1-9.pdf
http://www.shse.u-hyogo.ac.jp/kumagai/eac/chem/lec9-2.html

★　イオン半径比
イオン半径を考えるとき、図83-17の長方形(√2 , 1)の各頂点に位置する塩素イオンの半径Rが1/2とした場合、中心のセシウムイオンは、長方形の対角線√3だから、√3-1以下(0.732 )となる。立方体中の正八面体部分のNaイオンを取り囲むClイオン1,2,3,4で形成される正四角形の対角線は√2だから、√2-1以下(0.414)となる。

図3-09
図3-10　面心の原子を結ぶと
正八面体

実際の半径比を、各イオンの半径Na　0.102nm Cs 0.174nm Cl 0.181nm から計算すると
※http://rikanet2.jst.go.jp/contents/cp0200a/contents/20403.html
NaClのイオン半径比
CsClのイオン半径比

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